Assurer la sécurité et la fiabilité : application de barrières lumineuses de sécurité dans les systèmes de manutention des bagages des aéroports

Introduction

L'efficacité de l'exploitation des aéroports modernes dépend en grande partie de la fiabilité et de la sécurité des systèmes de traitement des bagages (BAG). Ces complexes automatisés complexes, composés de milliers de pièces mobiles, de convoyeurs, de machines de tri et de dispositifs robotiques, jouent un rôle essentiel dans la logistique des passagers. Toute panne ou panne imprévue du SOB peut entraîner des pertes financières importantes, des retards de vol et une diminution de la satisfaction des passagers. De plus, le degré élevé d'automatisation et la rapidité de déplacement des éléments du système créent des risques potentiels pour le personnel d'exploitation. En conséquence, la mise en œuvre de composants de haute qualité et d’approches stratégiques en matière de maintenance, de réparation et d’exploitation (MRO) est une condition préalable au maintien du fonctionnement fluide et sûr de SOB.

UNITEC-D GmbH, avec plus de 20 ans d'expérience en M&R et 10 ans en conception technique, propose des solutions qui répondent aux normes industrielles les plus élevées, en particulier pour la production industrielle ukrainienne.

Composants critiques des systèmes de traitement des bagages

Les systèmes de traitement des bagages nécessitent l’utilisation d’une large gamme de composants de haute technologie, chacun remplissant une fonction spécifique. Le composant principal que nous examinerons dans cette analyse est une barrière lumineuse de sécurité, telle que la Telemecanique VZ3TP2540M16. Ce dispositif fait partie intégrante des systèmes de sécurité qui empêchent l'accès aux zones dangereuses et protègent le personnel des blessures.

Telemecanique VZ3TP2540M16 : Barrière Lumineuse de Sécurité

• Objectif : VZ3TP2540M16 est une barrière lumineuse optique de type 4 composée d'un émetteur et d'un récepteur. Sa fonction est de détecter la présence d'objets ou de personnes dans une zone définie, ce qui garantit l'arrêt immédiat des mouvements dangereux des machines.
• Caractéristiques techniques :
  • Hauteur du champ de protection : 540 mm.
  • Résolution : 30 mm, qui permet de détecter les doigts ou les mains.
  • Distance de travail maximale : jusqu'à 12 mètres.
  • Temps de réponse : moins de 15 ms.
  • Classe de protection : IP65, qui assure une résistance à la poussière et aux jets d'eau, ce qui est important dans les environnements industriels.
  • Conformité aux normes : EN 61496-1 (Équipements de protection électrosensibles), EN ISO 13849-1 (Sécurité des machines - Parties des systèmes de contrôle liées à la sécurité), ainsi qu'aux exigences CE et UkrSEPRO.
• Application : VZ3TP2540M16 Les VZ3TP2540M16 sont installés aux points d'accès aux lignes de convoyage, à proximité des machines de tri, aux entrées des zones de service, où il y a un risque d'être pincé ou heurté par des éléments en mouvement.

Autres composants critiques :

1. Moto-réducteurs : Assurent le mouvement des bandes transporteuses et des mécanismes de tri. Par exemple, les motoréducteurs des sociétés SEW-EURODRIVE ou NORD, qui répondent aux normes EN 60034 (Machines électriques tournantes) et ont la classe d'efficacité énergétique IE3 selon IEC 60034-30-1. Puissance typique : 0,75 kW - 11 kW, vitesse de rotation : 50-200 tr/min.
2. Capteurs de proximité et capteurs photoélectriques : Utilisés pour détecter la présence d'un bagage, contrôler sa position et sa vitesse. Par exemple, les capteurs inductifs de Sick ou Pepperl+Fuchs (correspondance EN 60947-5-2), qui garantissent une précision d'activation jusqu'à ±0,1 mm.
3. Contrôleurs logiques programmables (PLC) : L'élément de contrôle central de l'ensemble du système, qui traite les signaux des capteurs et contrôle les actionneurs. Les automates de Siemens (par exemple, série SIMATIC S7) ou Rockwell Automation (Allen-Bradley) sont des normes industrielles conformes à EN 61131-2.
4. Convertisseurs de fréquence (IF) : Contrôlez la vitesse et le couple des motoréducteurs, garantissant ainsi un démarrage, un arrêt et une efficacité énergétique en douceur. Onduleurs de Schneider Electric (série Altivar) ou Danfoss (série VLT) avec une plage de puissance de 0,37 kW à 45 kW, conformes à EN 61800-3 (Systèmes d'entraînement électrique à vitesse variable).
5. Bandes transporteuses : Fabriquées dans différents matériaux (PVC, caoutchouc, polyuréthane) en fonction de la charge et des conditions de fonctionnement. Le respect des ISO 21184 (bandes transporteuses textiles) est important. Vitesse de déplacement typique : 0,5 – 3,0 m/s.

Processus technologique typique et emplacement des composants

Le système de traitement des bagages à l'aéroport est une séquence d'étapes interconnectées :

1. Enregistrement et réception des bagages : Les passagers déposent leurs bagages aux comptoirs d'enregistrement. Les bagages sont déposés sur des tapis roulants, où ils sont pesés et scannés (scanners à rayons X). Des capteurs de proximité contrôlent le flux des bagages.
2. Tri : Les bagages sont déplacés vers la zone de tri centrale, où leur destination est déterminée à l'aide de lecteurs de codes-barres ou d'étiquettes RFID. Des mécanismes de tri (par exemple, des trieurs à tapis croisés ou à plateaux basculants) dirigent les bagages vers les lignes appropriées. Des barrières lumineuses de sécurité VZ3TP2540M16 sont installées aux entrées des machines de tri, ainsi que dans les zones de surcharge, pour protéger le personnel.
3. Transport : Les bagages sont transportés via un réseau de tapis roulants jusqu'aux terminaux appropriés ou aux zones de chargement des avions. Les moto-réducteurs et les inverseurs assurent un mouvement contrôlé des courroies. Des capteurs de proximité surveillent le passage des bagages, et un automate gère toute la logique de déplacement.
4. Chargement : Les bagages sont acheminés sur un carrousel ou directement vers les chargeurs de l'avion. Des barrières lumineuses de sécurité sont également nécessaires dans les zones où le personnel interagit avec des pièces mobiles.

Les barrières lumineuses de sécurité VZ3TP2540M16 sont intégrées dans le système de contrôle en se connectant à des modules de sécurité API (par exemple, Siemens F-CPU). Lorsque le faisceau lumineux est interrompu, le système génère un signal d'arrêt d'urgence, coupant instantanément l'alimentation électrique des mécanismes dangereux selon la catégorie de sécurité PL d ou PL e selon EN ISO 13849-1.

Modes de défaillance et impact sur les temps d'arrêt

Les pannes de composants du SOB ont un impact direct sur l’efficacité opérationnelle et la performance financière de l’aéroport. Le coût des temps d'arrêt des aéroports peut varier de 5 000 à 25 000 € par heure pour les zones critiques du système, en fonction de la taille de l'aéroport et du nombre de vols retardés.

Modes de défaillance typiques :

• Barrières lumineuses de sécurité (VZ3TP2540M16) :
  • Contamination des optiques : La poussière, la saleté et la condensation peuvent obstruer le passage des rayons lumineux, provoquant des faux démarrages et des arrêts imprévus.
  • Désalignement : Les vibrations ou les chocs mécaniques peuvent entraîner un mauvais alignement de l'émetteur ou du récepteur, perturbant ainsi l'alignement du faisceau.
  • Dommages aux câbles : Dommages mécaniques aux câbles d'alimentation ou aux câbles de signal.
  • Défaillance interne : Défaillance des composants électroniques due à des fluctuations de tension ou à une usure naturelle. Le temps moyen avant panne (MTBF) pour de tels appareils est d'environ 80 000 heures.
• Moteur à engrenage :
  • Usure des roulements : entraîne une augmentation du bruit, des vibrations et une surchauffe.
  • Fuite d'huile : Réduit l'efficacité de la lubrification, accélère l'usure des engrenages.
  • Surchauffe des enroulements : Peut être provoqué par une surcharge ou une panne de l'onduleur.
• Bandes transporteuses :
  • Déchires ou perforations : En raison de dommages mécaniques ou du vieillissement du matériau.
  • Dérapage : En raison d'une tension incorrecte ou de l'usure des tambours d'entraînement.
• Capteurs :
  • Contamination : À l'instar des barrières lumineuses, la saleté peut affecter la précision du déclenchement.
  • Dommages mécaniques : Touché par un bagage ou un équipement.

Stratégies de maintenance préventive et prédictive

Afin de minimiser les temps d'arrêt et d'assurer un fonctionnement ininterrompu du SOB, deux stratégies de maintenance principales sont utilisées :

Maintenance préventive (PO)

Le logiciel est basé sur des intervalles planifiés et est exécuté quel que soit l'état réel de l'équipement.

• Avantages : Planification simple, réduisant la probabilité de pannes soudaines.
• Inconvénients : Il est possible d'effectuer des travaux inutiles, des coûts de maintenance accrus, des arrêts potentiels des équipements pour maintenance, même s'ils fonctionnent.
• Mesures pour le VZ3TP2540M16 :
  • Inspection visuelle hebdomadaire pour détecter les dommages et la contamination.
  • Nettoyage mensuel des surfaces optiques de l'émetteur et du récepteur avec les moyens recommandés par le fabricant.
  • Vérification de l'alignement et test trimestriels à l'aide de modèles d'étalonnage.
  • Contrôle annuel de l'intégrité des câbles et de la fiabilité des connexions électriques.
• Mesures pour les autres composants : Lubrification régulière des roulements du moto-réducteur (toutes les 2000 heures de fonctionnement), contrôle de la tension des bandes transporteuses (mensuellement), calibrage des capteurs (une fois tous les six mois).

Service prédictif (RP)

PRO utilise les données de surveillance de l'état des équipements pour prédire les pannes et planifier le M&R uniquement lorsque cela est nécessaire.

• Avantages : Optimisation des intervalles d'entretien, réduction du nombre d'arrêts imprévus, réduction des coûts M&R, augmentation de la durée de vie des équipements.
• Inconvénients : Nécessite un investissement dans des systèmes de surveillance et d'analyse des données et un personnel qualifié.
• Mesures pour VZ3TP2540M16 :
  • Surveillance du niveau du signal de la barrière lumineuse. Une baisse de niveau peut indiquer une contamination ou un désalignement avant qu'une défaillance complète ne se produise.
  • Intégration dans le système de contrôle pour collecter des données sur le nombre d'actionnements et le temps de réponse, permettant d'évaluer l'usure.
• Mesures pour d'autres composants :
  • Analyse des vibrations : Pour les motoréducteurs afin de détecter l'usure ou le déséquilibre des roulements.
  • Thermographie : Détection de surchauffe des enroulements du moteur ou de problèmes de connexions électriques.
  • Analyse des lubrifiants : Pour les boîtes de vitesses afin de détecter la présence de particules métalliques, ce qui indique une usure.
  • Surveillance du courant moteur : Détection de charges anormales ou de problèmes mécaniques.

La combinaison des deux stratégies (Time-Based Maintenance pour les contrôles de base et Condition-Based Maintenance pour les nœuds critiques) offre un équilibre optimal entre coûts et fiabilité.

Exemple pratique : défaillance de la barrière lumineuse de sécurité

Prenons le cas du terminal de l'aéroport de Boryspil, où une barrière lumineuse de sécurité Telemecanique VZ3TP2540M16 est installée sur une ligne de tri de bagages à grande vitesse se déplaçant à une vitesse de 2,5 m/s. Cette barrière protège la zone à laquelle le personnel peut accéder pour corriger les bagages coincés.

Situation :

A 08h30 du matin, pendant la pointe de charge, le système SOB s'arrête brusquement. Un message apparaît sur le tableau de commande de l'automate : "Arrêt d'urgence : Interruption de la barrière lumineuse de sécurité Zone C3". Cela arrête toute la chaîne de tri, traitant jusqu'à 1 500 bagages par heure. Le coût des temps d'arrêt est estimé à 12 000 euros par heure.

Analyse et dépannage :

1. Inspection initiale (08h35) : Un ingénieur M&E arrive sur site. Une inspection visuelle du VZ3TP2540M16 montre une accumulation importante de poussière et de fines particules sur les lentilles optiques de l'émetteur et du récepteur. C'est probablement la cause de la fausse alerte.
2. Tentative de nettoyage (08:40) : Un ingénieur nettoie les lentilles à l'aide d'une solution spéciale et d'un chiffon en microfibre. Après le nettoyage, le système redémarre.
3. Arrêtez à nouveau (08:50) : Après 10 minutes, le système s'arrête à nouveau avec la même erreur. Cela indique que le problème ne réside pas seulement dans la contamination de la surface ou dans un nettoyage insuffisant. Désalignement possible ou défaut interne.
4. Diagnostics (08:55) : À l'aide de l'outil de diagnostic, l'ingénieur vérifie le niveau du signal. Il a été constaté que même après le nettoyage, le niveau du signal sur le récepteur est inférieur au minimum autorisé et que la barrière ne réagit pas toujours correctement lors du test de fonctionnement. Cela indique un défaut interne ou un désalignement important qui ne peut être corrigé par un simple nettoyage.
5. Décision de remplacement (09:05) : Une décision est prise de remplacer le VZ3TP2540M16 défectueux par un nouveau composant certifié provenant de l'entrepôt de pièces de rechange.
6. Remplacement et calibrage (09h15 - 09h45) : La nouvelle barrière lumineuse est installée. Un alignement précis de l'émetteur et du récepteur est effectué, ainsi qu'un fonctionnement de test selon EN 61496-1. L'intégration avec l'automate et l'absence d'erreurs sont vérifiées.
7. Restauration (09:50) : Le système SOB redémarre avec succès. La ligne de tri reprend ses activités.

Résultat : Temps d'arrêt total : 1 heure 20 minutes. Pertes estimées : 16 000 euros. Ce cas met en évidence l’importance cruciale de disposer de pièces de rechange certifiées et d’un personnel qualifié disponible pour un dépannage rapide.

Gestion des pièces détachées pour SOB

Une gestion efficace des pièces de rechange est un facteur clé pour minimiser les temps d’arrêt et optimiser les coûts M&R. Il est recommandé d'utiliser une stratégie basée sur la criticité des composants pour le SOB.

Catégorisation des pièces de rechange :

• Catégorie A (Critique) : Composants présentant un coût d'arrêt élevé, un délai de livraison long et une probabilité de défaillance élevée. Ces pièces doivent toujours être en stock. Exemple : Motoréducteurs, automates, barrières lumineuses de sécurité (comme VZ3TP2540M16). Niveau de stock recommandé : 1-2 unités.
• Catégorie B (Important) : Composants pouvant entraîner un délai de livraison simple mais moins critique ou plus court. Exemple : Capteurs de proximité, IF (modules de rechange), relais, câbles. Niveau de stock recommandé : 2-3 unités.
• Catégorie C (consommable) : Composants simples à faible coût, facilement disponibles et à faible impact. Exemple : Fusibles, voyants lumineux, petites pièces mécaniques, matériel de nettoyage. Niveau de stock recommandé : 5+ unités.

Recommandations :

• Utilisation d'analogues originaux ou certifiés : Pour garantir la compatibilité, la fiabilité et le respect des normes (CE, UkrSEPRO). Ceci est particulièrement important pour les composants de sécurité tels que le VZ3TP2540M16.
• Optimisation des niveaux de stock : Utilisation des données historiques sur les échecs et les délais de livraison pour déterminer les niveaux de stock optimaux afin d'éviter à la fois les dépenses excessives et les pénuries.
• Entrepôt centralisé : Gestion efficace du stockage et des stocks, vous permettant de trouver et de distribuer rapidement les composants requis.
• Établir des partenariats avec des fournisseurs : Des fournisseurs fiables tels que UNITEC-D GmbH peuvent fournir une livraison rapide des composants critiques et une assistance technique.

Conclusion

Les systèmes de traitement des bagages dans les aéroports sont des complexes complexes et hautement automatisés qui nécessitent un fonctionnement sans faille de chaque composant. L'utilisation de barrières lumineuses de sécurité comme la Telemecanique VZ3TP2540M16 est essentielle pour protéger le personnel et garantir des opérations ininterrompues. Des stratégies de maintenance préventive et prédictive efficaces, associées à une gestion soigneusement pensée des pièces de rechange, constituent la base pour minimiser les temps d'arrêt et optimiser les coûts d'exploitation.

UNITEC-D GmbH est un partenaire fiable qui fournit des composants certifiés et des connaissances spécialisées dans le domaine du M&R, contribuant ainsi à accroître la fiabilité et la sécurité des équipements industriels en Ukraine.

Pour plus d'informations sur les composants et les solutions pour les systèmes de traitement des bagages, consultez le catalogue électronique UNITEC-D.

Lien

• DSTU EN 60204-1 : 2018. Sécurité des machines. Équipement électrique des machines. Partie 1. Exigences générales (EN 60204-1 : 2018, IDT).
• EN 61496-1 : 2013. Sécurité des machines. Équipement de protection électrosensible. Partie 1 : Exigences générales et tests.
• FR ISO 13849-1 : 2015. Sécurité des machines. Parties des systèmes de contrôle liées à la sécurité. Partie 1 : Principes généraux de conception.
• IEC 60034-30-1 : 2014. Machines électriques tournantes. Partie 30-1 : Classes de rendement des moteurs à courant alternatif fonctionnant en ligne (code IE).
• EN 60947-5-2 : 2007. Appareillage de commutation et de contrôle basse tension. Partie 5-2 : Dispositifs du circuit de commande et éléments de commutation. Interrupteurs de proximité.
• EN 61131-2 : 2017. Contrôleurs programmables. Partie 2 : Exigences et tests en matière d'équipement.
• EN 61800-3 : 2018. Systèmes d’entraînement électrique à vitesse réglable. Partie 3 : Norme de produit CEM comprenant des méthodes de test spécifiques.
• ISO 21184 : 2015. Bandes transporteuses à carcasse textile. Dimensions et exigences de qualité.